衝撃的な超新星発見が恒星の進化の標準理論に疑問を投げかける

最近発見された超新星爆発前の極端な質量損失の証拠は、星の一生の最後の年にこれまで考えられていたよりも多くのことが起こっている可能性があることを示唆しています。

新しく発見された近くの超新星で、その星は爆発の前年に太陽質量全体の物質を放出し、星の進化の標準理論に疑問を投げかけている。 新しい観測結果は、天文学者に、星が死んで爆発する前の最後の年に何が起こるかについての洞察を与えます。

核崩壊超新星とSN 2023ixf

SN 2023ixf は、その前星、つまり親星が爆発した直後の 2023 年 5 月に、山形県のアマチュア天文学者板垣公一によって発見された新しい II 型超新星です。 SN 2023ixf は風車銀河の約 2,000 万光年離れたところにあり、地球に近いこと、超新星が非常に明るく、年齢が若いことにより、超新星爆発による大質量星の死を研究する科学者にとっては観測可能なデータの宝庫となっています。

II 型超新星、または中心崩壊超新星は、太陽の約 25 倍の質量を持つ少なくとも 8 つの赤色巨星が自重で崩壊し、爆発するときに発生します。 SN 2023ixf はタイプ II の記述に適合しますが、多波長の追跡調査は天体物理学センターの天文学者によって主導されています。 ハーバード大学とスミソニアン大学 (CFA) とさまざまな CfA 望遠鏡を使用した結果、新たな予期せぬ動作が明らかになりました。

SN 2023ixf は、ここ 10 年間で最も接近した II 型超新星の 1 つであり、これまでで最も明るい超新星です。SN 2023ixf は、山形県のアマチュア天文学者板垣公一によって今年初めに発見された若い超新星です。 このアーティストのレンダリングは、天文学者がこれまでに見たことのない、予想外の量の質量損失の後に起こった SN 2023ixf の明るい爆発を示しています。 クレジット: Melissa Weiss/CfA

超新星が発生してから数時間以内に、星の中心部で崩壊した超新星は、爆発による衝撃波が星の外縁に到達したときに発生する閃光を生成します。 ただし、SN 2023ixf は、この予想される動作に適合しないように見えるわずかな曲線を生成しました。 SN 2023ixf の突然の躍進をより深く理解するために、CfA 博士研究員平松大一率いる科学者チームは、ティリンハスト 1.5 メートル望遠鏡、1.2 メートル望遠鏡、および MMT からのデータを分析しました。 フレッド ローレンス ホイップル天文台、アリゾナ州にあるCfA施設、およびラスカンブレス天文台の主力プロジェクトであるグローバル超新星プロジェクトからのデータ、 NASAニール・ゲーレルズ・スウィフト天文台など。 この多波長研究は今週、 の 天体物理学ジャーナルレター予想や恒星の進化理論とは対照的に、SN 2023ixf ショックの突破は数日遅れたことが明らかになりました。

ショック発症の遅延の影響

「衝撃の遅い浸透は、最近の質量減少に起因する高密度物質の存在の直接的な証拠です」と平松氏は述べ、このような極端な質量減少はタイプ II 超新星では珍しいと付け加えた。 「私たちの新しい観測により、爆発前の昨年に、太陽の質量に近い、大幅かつ予想外の量の質量損失が明らかになりました。」

SN 2023ixfの前任星が爆発してからわずか1か月余り後の2023年6月27日に、CfAのフレッド・ローレンス・ホイップル天文台にある1.2メートルの望遠鏡を使用して撮影されたこの合成画像は、光を強調するために緑、赤、近赤外、赤外の光を組み合わせています。両方に。 SN 2023ixf と風車銀河。 SN 2023ixf は、大規模な星の爆発が予想される銀河の渦巻き腕の 1 つに位置しています。 クレジット: S. Gomez/STScI

SN 2023ixf は、大質量星の進化とそれらが超新星に変わることについての天文学者の理解に疑問を投げかけます。 科学者たちは、核での超新星崩壊が宇宙の形成と原子、中性子星、ブラックホールの進化の基本的な起源点であることを知っているが、恒星の爆発前の何年についてはほとんどわかっていない。 新しい観測は、恒星の寿命の最後の数年間は不安定になり、深刻な質量損失につながる可能性があることを示している。 これは、星の中心部にあるシリコンなどの高質量元素の核燃焼の最終段階に関連している可能性があります。

さらなるフィードバックとコラボレーション

平松氏の多波長観測と並行して、ハーバード大学とCfAの天文学教授で平松氏の顧問であるエド・バーガー氏は、CfAの観測装置を使用して超新星のミリ波観測を実施した。 サブミリ波マトリクス ハワイのマウナケア山頂にある (SMA)。 このデータは、 天体物理学ジャーナルレターは、超新星破片と爆発前に失われた高密度物質との衝突を直接追跡した。 「SN 2023ixfはちょうどいいタイミングで爆発した」とバーガー氏は語った。 「つい数日前、私たちは SMA を使用して超新星爆発を研究する野心的な新しい 3 年間のプログラムを開始しました。そして、このエキサイティングな近くの超新星が私たちの最初のターゲットでした。」

「大質量星が爆発に至るまでの生涯の最後の数年間にどのように振る舞うかを理解する唯一の方法は、超新星が非常に小さいときに、できれば近くにあるときに超新星を検出し、複数の波長にわたって超新星を研究することです」とバーガー氏は述べた。 「光学望遠鏡とミリ波望遠鏡の両方を使用して、SN 2023ixf を効果的にタイムマシンに変え、その始祖星が死の瞬間まで何をしていたかを再現することができました。」

アマチュア天文学者の重要性

超新星自体の発見とその直後の追跡調査は、自宅の裏庭で科学を行っている天文学者を含む世界中の天文学者にとって大きな意味を持ちます。 板垣氏は、2023年5月19日に日本の岡山にある私設天文台からこの超新星を発見した。 板垣氏と他のアマチュア天文学者が収集したデータは、爆発の時刻をほぼ正確に特定した 正確さ 2 時間以内に、CfA やその他の天文台のプロの天文学者が調査を有利にスタートできるようになります。 CfA の天文学者たちは、進行中の光学観測に関して板垣氏と協力し続けています。

「アマチュア天文学者とプロ天文学者のパートナーシップには、超新星の分野で成功を収めてきた長年の伝統があります」と平松氏は語った。 「SN 2023ixfの場合、SN 2023ixfを発見するとすぐに、板垣公一氏から緊急メールを受け取りました。この関係と板垣氏の仕事と献身がなければ、私たちは大規模な宇宙の進化について批判的に理解する機会を逃していたでしょう。」星とその超新星爆発。」

参考文献:

「タイプ II 超新星 2023ixf の発見から最初の 1 ヶ月まで: 爆発前の最後の 1 年間における大量かつ変動性の質量損失」平松大地、綱大地、エド・バーガー、板垣幸一、ジャレッド・A. ゴールドバーグ、セバスチャン ゴメス、キシャライ D.、グリフィン ホセインザデ、K. アザリ・ボストロム、ピーター・J. ブラウン、アイヤー アルカビ、アリソン ペレラ、ピーター K. ブランチャード、ギルバート A. エスキエルド、ジョセフ・ファラー、Dr. アンドリュー・ハウエル、松本達也、カーティス・マコーリー、ミーガン・ニューサム、エステファニア・パディラ・ゴンザレス、クレイグ・ペレグリーノ、ジェヒョン・リー、ジャコモ・テラン、ジョセフ・ヴェンコ、J・クレイグ・ウィーラー、2023年9月19日、 天体物理学ジャーナルレター。
土井: 10.3847/2041-8213/acf299

「タイプ II SN 2023ixf のミリ波観測: 周囲の星間物質の制約」Ido Berger、Garrett K. キーティング、ラファエラ マルグッティ、前田慶一、ケイト D. アレクサンダー、イベット・シンディス、タラナ・エフテカリ、マーク・ジャーウェル、平松大地、アンナ・Y・Q・ホー、タンモイ・ラスカー、ランプラサド・ラオ、ピーター・K・G・ウィリアムズ、2023年7月10日、 天体物理学ジャーナルレター。
土井: 10.3847/2041-8213/ace0c4